由于旋風分離器的分離,捕集過程是一種極為復雜的三維,二相湍流運動,致使理論與實驗研究十分困難。.另外,設備的結構不同,幾何尺寸的不一,尤其是氣—固兩相本身物理性質的差異,操作條件的變化等等因素,都對旋風分離器的主要性能----效率,壓力損失有顯著的影響.因此,至今仍無法全面掌握它們運動的內在規律,更不能從理論上建立一套完整的成熟的數學模型。我們在這里僅介紹與我們有關旋風分離器的定性和半定量的知識。
（一）、旋風分離器的內部氣流分布簡介：
1．氣流在旋風分離器內是復雜的三維運動，器內任一點上都有切向、徑向和軸向速度，其中切向速度對分離性能和壓力損失影響最大。在旋風分離器內，切向速度和壓力分布在同一水平面，各點的切向速度由器壁向中心增大，滿足半自由旋流區的切向速度分布規律：vt×rn=常數，n稱速度分布指數，一般在0.5～0.9范圍內。到直徑等于排氣管直徑的0.65倍的圓周上大最大值，再往中心則急劇減少，即隨于軸心距離的減小而降低。切線速度最大的圓周內有一軸向速度很大的向上內旋氣流，稱為核心流，核心流以內的氣流為強制渦。核心氣流以外為準自由渦。器內各點的壓力測定結果表明，由于旋渦的存在，在分離器內氣體沿徑向的壓力分布曲線似拋物線狀。器壁附近壓力最高，僅稍低于氣流進口壓力，往中心逐漸降低，至核心氣流處降為負壓,低壓核心氣流一直延伸至最下面的排灰口。因此，當分離器灰倉或底部接近軸心處有漏孔時，外部空氣會以高速進入分離器，使已沉降的顆粒重新卷入凈化氣流中，以致嚴重影響收塵效率。
2．渦流：
渦流也稱二次渦流，在旋風分離器中稱次流，它由軸向速度vz與徑向速度vr構成。渦流對旋風分離器的性能，尤其是分離效率，影響較大。常見的渦流有：
（1）.短路流:旋風分離器頂蓋,排氣管外面與筒體內壁之間,由于徑向速度與軸向速度的存在,將形成局部渦流(上渦流).夾帶著相當數量的塵粒向中心流動,并沿排氣管外表面下降,最后隨中心上生氣流逸出排氣管,影響了除塵效率。
(2). 縱向旋渦流:縱向旋渦流是以旋風分離器內,外流分界面為中心的器內再循環而形成的縱向流動。經實驗證明,零軸向速度面的位置等于0.6倍旋風筒體半徑。由于排氣管內有效流通載面小于排氣管管端以下內旋流的有效流通載面,因此在排氣管管端處產生節流效應,從而使排氣管管端附近的氣體徑向速度大大提高,致使氣體對大顆粒的甩力超過了顆粒所受的離心力而造成‘短路’,影響了分離性能。
(3).外層旋流中的局部渦流:由于旋風分離器壁面不光滑,如突起,焊縫等等,可產生與主流方向垂直的渦流.其量雖只約主流的五分之一,但這種流動會使壁面附近,或者已被分離到壁的粒子重新甩到內層旋流,使較大的塵粒在凈化氣中出現,降低了旋風分離器的分離能力。這種湍流對分離5μm以下的顆粒尤為不利。
(4).底部夾帶:外層旋流在錐體頂部向上返轉時可產生局部渦流,將粉塵重新卷起,假使旋流一直延伸到灰斗,也同樣會把灰斗中粉塵,特別是細粉塵攪起,被上升氣流帶走。底部夾帶的粉塵量占排氣管帶出粉塵量的20～30%。因此,合理的結構設計,減少底部夾帶是改善旋風分離器捕集效率的重要方面。
(二)、旋風分離器的特點:
1．結構簡單，器身無運動部件，不需特殊的附屬設備，占地面積小，制造，安裝投資較小。
2．操作，維護簡便，壓力損失中等，動力消耗不大，運轉維護費用較低。
3．操作彈性大，性能穩定，不受含塵氣體的濃度，溫度限制。對于粉塵的物理性質無特殊要求，同時可根據化工生產的不同要求，選用不同材料制作，或內襯各種不同的耐磨，耐熱材料，以提高使用壽命。
4．缺點：如卸灰閥泄漏，會嚴重影響除塵效率；磨損嚴重，特別是處理高濃度或琢磨性大的粉塵時，入口處和錐體部位都容易磨壞；除塵效率不高，單獨使用時有時滿足不了含塵氣體排放濃度要求。